Ilustración esquemática de la detección de composición de varios pasos de nanopartículas lipídicas (LNP) para la entrega de ADNp dirigido al hígado. Se evaluó la eficiencia de transfección in vitro para formulaciones de 1080 LNP con diferentes lípidos auxiliares y proporciones de componentes. Las formulaciones de mayor rendimiento para cada serie de lípidos auxiliares se probaron luego en grupos para determinar la citotoxicidad y la eficiencia de transfección local in vivo mediante inyección intrahepática. Los grupos que inducían una citotoxicidad mínima y una alta transfección se seleccionaron mediante inyección i.v. inyección, y las formulaciones de LNP dentro de los grupos que demostraron una transfección óptima del hígado se evaluaron más individualmente. Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-31993-y
El éxito de las vacunas COVID-19 es un gran ejemplo del tremendo potencial de la medicina genética para prevenir infecciones virales. Una de las razones del éxito de las vacunas es el uso de nanopartículas lipídicas, o LNP, para llevar el delicado ARN mensajero a las células para generar y aumentar la inmunidad. Los LNP (partículas de grasa diminutas) se han vuelto cada vez más populares como portadores para administrar varios medicamentos basados en genes a las células, pero su uso es complicado porque cada LNP debe adaptarse específicamente a la carga terapéutica que transporta.
Un equipo dirigido por Hai-Quan Mao, científico de materiales de Johns Hopkins, ha creado una plataforma que promete acelerar el proceso de diseño de LNP y hacerlo más asequible. El nuevo enfoque también se puede adaptar a otras terapias génicas.
"En pocas palabras, lo que hemos hecho es crear un método que analiza los componentes de nanopartículas lipídicas y sus proporciones para ayudar a identificar y crear rápidamente el diseño óptimo para usar con varios genes terapéuticos", dijo Mao, director del Instituto de NanoBioTecnología de Johns Hopkins. Whiting School of Engineering y profesor en los departamentos de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Biomédica.
El estudio del equipo fue publicado recientemente Nature Communications .
Una característica crucial de los tratamientos efectivos es cuánto tiempo dura un medicamento genético una vez que llega a la célula objetivo. Desafortunadamente, la potencia del ARNm comienza a disminuir dentro de las 24 horas posteriores a su entrega por parte de los LNP. Una alternativa prometedora es el ADN plasmídico, un ADN circular de doble cadena más resistente que puede durar hasta siete días y, por lo tanto, tiene el potencial de mejorar los resultados del tratamiento de enfermedades metabólicas e infecciones que afectan al hígado, donde la duración terapéutica es fundamental.
El autor principal, Yining Zhu, investigador del INBT y Ph.D. en ingeniería biomédica. estudiante, así como un equipo de científicos de Johns Hopkins y la Universidad de Washington, identificaron el mejor diseño de LNP para la entrega de pDNA a las células hepáticas en este trabajo. Su plataforma analiza los LNP paso a paso, abordando las barreras fisiológicas que encuentra un LNP mientras navega por el cuerpo para alcanzar su objetivo. La plataforma ayudó al equipo a identificar los LNP más eficaces de una biblioteca de más de 1000 combinaciones.
"Esta plataforma es versátil en el sentido de que no se limita simplemente a la entrega de pDNA, sino que puede extenderse fácilmente al desarrollo de LNP para una amplia gama de cargas útiles de genes terapéuticos, así como rutas de entrega alternativas como la inyección oral, intramuscular o la inhalación. método", dijo Zhu.
En colaboración con Sean Murphy, profesor asociado de la Universidad de Washington, y su grupo, los investigadores ahora están aprovechando los LNP identificados mediante la plataforma para desarrollar una vacuna contra la malaria que se dirija al parásito que causa la enfermedad durante su ciclo de vida en el hígado. Esta plataforma de detección muestra una gran promesa para ayudar a acelerar otras innovaciones de productos LNP para ampliar aún más los límites de la medicina genética, el desarrollo de vacunas y otras terapias novedosas. Nueva técnica de detección podría acelerar y mejorar las terapias de ARNm
